1.1. Формат данных

Наименьшей структурной единицей в AES3 является 32-разрядный субкадр (рис 1.1), содержащий в себе в качестве основных данных 20-разрядное значение звукового отсчета одного из двух стереоканалов. Два субкадра, в одном из которых содержатся данные о значении отсчета левого канала в двоичном дополнительном коде (субкадр L), а в другом – отсчета правого канала в двоичном дополнительном коде (субкадр R), составляют кадр. В том случае, если передается монофонический звуковой сигнал, его отсчеты располагаются в субкадре L, а субкадр R заполняется «нулями».

Каждые 192 последовательных кадра составляют блок данных (рис. 1.2).

Для передачи через соединительную линию данные модулируются бифазным (двухфазным) канальным кодом Bi-φ-M. Это нужно для того, чтобы придать полученной последовательности свойство самосинхронизации. Канальный код Bi-φ-M (бифазный маркированный), используемый для этой цели, характеризуется наличием обязательного изменения уровня в начале каждого тактового интервала. Кроме того, при передаче логической «единицы» изменение уровня есть еще и в центре тактового интервала. При передаче же логического «нуля» такое изменение отсутствует (рис. 1.3) [4-6]. Звуковые данные внутри субкадра представлены в двоичном дополнительном коде и располагаются младшими разрядами вперед, что является недостатком интерфейса, так как почти во всех ЦАП и АЦП преобразование начинается со старшего разряда. Поэтому и при кодировании перед передачей по интерфейсу и при декодировании при приеме, приходится «переворачивать» отсчеты.

Поскольку для передачи отсчета в субкадре зарезервировано 20 разрядов, то в случае, если используются 16 разрядов, первые четыре разряда (самые младшие) заполняются «нулями». Если используются 24 разряда, то самые младшие разряды записываются в зоне дополнительных данных AUX, расположенной между основными данными и синхрогруппой.

Синхрогруппа, расположенная в начале каждого субкадра и занимающая первые четыре разряда, имеет три различные конфигурации. Одна из них (В) обозначает начало субкадра L первого кадра блока. Другая (М) – начало любого другого субкадра L внутри блока. Третья форма (W) обозначает начало субкадра R независимо от его положения в блоке (рис. 1.2 и рис. 1.4).

Для того чтобы синхрогруппу можно было легко опознать, в её конфигурации присутствуют не встречающиеся в потоке данных элементы – интервалы между изменениями уровня (перепадами) в полтора такта и отсутствие обязательного перепада на границе двух тактов.

В каждом субкадре, кроме синхрогруппы, имеются еще четыре вспомогательных разряда – V, U, C и Р.

Разряд V (Validity) является указателем достоверности отсчета, значение которого содержится в основных данных субкадра. Достоверным в данном случае считается отсчет, не являющийся результатом маскирования (интерполяции, приглушения и т.д.). Если отсчет достоверен, то V = 0.

Разряд U (User data) – это разряд пользователя. Рекомендации по заполнению бит пользователя изложены в стандарте AES18-1992, а также в техническом документе EBU 3250 [7].

Разряд С (Channel status data) характеризует состояние каждого из двух каналов L и R и содержит в себе информацию о типе передаваемых по каналу данных. Каждые 192 разряда, содержащиеся в субкадрах, соответствующих одному из каналов L и R одного блока, делятся на 24 байта, которые описывают состояние рассматриваемого канала. Общая структура блока, характеризующего состояние канала, показана на рис. 1.5.

Разряд Р (Parity bit) – это бит четности. Его значение выбирается таким, чтобы общее число «единиц» в значащей части субкадра (без синхрогруппы) было четным. С его помощью можно обнаружить наличие нечетного числа ошибок в субкадре.

Байт	0	1	2	3	4	5	6	7	Бит
0	Pro=1	Audio	Emphasis			Lock	fs		7
1	Channel mode				User bit management				15
2	AUX			Word length			Резерв		23
3	Описание многоканального режима								31
4	DAR signal		Резерв						39
5	Резерв								47
6	Буквенно-цифровой код источника данных в формате ASCII								55
7
8
9
10	Буквенно-цифровой код в формате ASCII, характеризующий предназначение данных								87
11
12
13
14	Код адреса локальной выборки звукового сигнала (32-разрядный двоичный)								119
15
16
17
18	Код времени дня (32-разрядный двоичный)								151
19
20
21
22	Резерв				Reliability flags				183
23	CRCC								191

Рис. 1.5. Спецификация 24 байт блока статуса канала, используемого в интерфейсе AES3

Рассмотрим более подробно значение бит и байт блока статуса канала.

Байт 0 блока статуса канала содержит информацию, которая, прежде всего, идентифицирует данные как данные, предназначенные для профессионального использования (бит 0 – Pro=1), а также характеризует их содержание – звуковые или незвуковые (бит 1 – Audio) (табл. 1.1). Кроме того, здесь содержится информация об использовании имфазиса (биты 2,3,4 – Emphasis), о частоте дискретизации звукового сигнала (биты 6,7 – f_s) и о наличии внешней синхронизации (бит 5 – Lock).

Таблица 1.1

Содержание 0-го байта блока статуса канала

Бит 0 – Pro=1

0 – использование блока статуса канала в потребительской сфере 1 - использование блока статуса канала в профессиональной сфере

Бит 1 - Audio

0 – цифровые звуковые данные 1 – данные, не являющиеся звуковыми

Биты 2,3,4 – Emphasis (информация о наличии имфазиса)

000 – информация об использовании имфазиса отсутствует 100 – имфазис не используется 110 – имфазис с характеристикой 50/15 мкс* 111 – имфазис с характеристикой CCITT J.17**

Бит 5 - Lock

0 – петля автоматического слежения по частоте дискретизации замкнута 1 - петля автоматического слежения по частоте дискретизации разомкнута

Биты 6,7 – fs (информация о частоте дискретизации)

00 – информация о частоте дискретизации отсутствует 01 – частота дискретизации 48 кГц 10 - частота дискретизации 44, 1 кГц 11 - частота дискретизации 32 кГц

*Имфазис с характеристикой 50/15 мкс наиболее распространен и используется, к примеру, в формате CD. Характеристика преимфазиса такого типа показана на рис. 1.6.

**CCITT – International Telegraph and Telephone Consultative Committee (Международный консультативный комитет по телеграфной и телефонной связи). Характеристика преимфазиса в соответствии с рекомендациями CCITT представлена на рис. 1.7.

Байт 1 характеризует режим передачи звукового сигнала: одноканальный монофонический, два раздельных канала, двухканальный стереофонический или многоканальный (биты 0,1,2,3 - Channel mode), а также способ формирования бит пользователя (биты 4,5,6,7 - User bit management) (табл. 1.2).

Таблица 1.2